Question

（2006?鎮江）能源和環境是當今人類面臨的兩大問題．目前，化石燃料是人類生產、生活的主要能源．隨著全球能源使用量的增長及不科學使用，化石燃料等不可再生能源將日益枯竭，并對環境產生嚴重影響．這就迫切要求人們開發氫能、太陽能等新能源．
（1）氫能來源廣泛，是高能清潔能源．氫氣除了可直接燃燒獲得熱量外，還可設計成燃料電池．目前使用氫能還面臨著氫氣的制取和氫氣的儲存兩個問題．如圖為模擬氫、氧燃料電池的實驗裝置．X、Y均為紗布袋做成的容器，裝有活性炭，并與內部的石墨棒緊密接觸，導線與石墨連接（石墨和活性炭都能導電）．把X、Y浸在水中，并在水中加一些稀硫酸，以增強水的導電能力．當電鍵K與b接通，發生反應的化學方程式為

2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑

．通電一段時間內沒有看到氣泡逸出，是因為活性炭具有

吸附

性，從而解決了氣體儲存的問題．此時將電鍵K與a接通，燈泡發光，說明能量發生了如下轉化：氫能→

電

能→光能和熱能．
（2）一些常用燃料燃燒時的熱值如下表：

燃料	天然氣（以CH4計）	液化氣（以C4H10計）	原煤（以C計）
熱值（kJ/g）	約56	約50	約33

①目前不提倡直接用原煤作燃料的主要原因是：a

原煤含有硫等有害元素，燃燒產生SO₂污染空氣

，b

燃燒產生大量粉塵污染空氣熱值低等

．
②化石燃料燃燒放出的CO₂是一種溫室氣體，大量向空氣中排放CO₂將對氣候產生負面影響．試通過計算說明，當上表中天然氣和液化氣充分燃燒獲得相等的熱量時，哪一種燃料放出的CO₂較少？

Answer 1

分析：（1）根據方程式的書寫、活性炭的結構特點、能量的轉化關系考慮；（2）①根據原煤燃燒后產生污染考慮；②利用放出相同的熱量進行計算．

解答：解：（1）電解水的反應物是水，生成物時氫氣和氧氣，用觀察法配平即可，反應條件是電解寫在等號上邊，氫氣和氧氣后面標上上升符號，所以方程式為2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑；由于活性炭具有疏松多孔的結構所以具有吸附性；由于燈泡發光需要有電，所以氫能轉化為電能；
（2）①原煤含有硫等有害元素，燃燒產生SO₂污染空氣  燃燒產生大量粉塵污染空氣熱值低等，
②設都放出QkJ的熱量，m（CH₄） 和m（C₄H₁₀）分別為：
m（CH₄）=

QkJ

56kJ/g

=

Q

56

g；m（C₄H₁₀）=

QkJ

50kJ/g

=

Q

50

g
設這些質量的甲烷完全燃燒產生二氧化碳質量為m（CO₂）_甲烷
則：
CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O
16            44

Q

56

g       m（CO₂）_甲烷

16

Q 56 g

=

44

m(CO2)，，

解得m（CO₂）_甲烷=0.049Qg
設這些質量的液化氣燃燒產生二氧化碳質量為m（CO₂）_液化氣
則：
2C₄H₁₀+13O₂

點燃  .

8CO₂+20H₂O
2×58             8×44

Q

50

g           m（CO₂）_液化氣

2×58

Q 50 g

=

8×44

m(CO2)，，

解得m（CO₂）_液化氣=0.061Qg 
m（CO₂）_甲烷＜m（CO₂）_液化氣
故答案為：（1）2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑  吸附  電能（2）①原煤含有硫等有害元素，燃燒產生SO₂污染空氣  燃燒產生大量粉塵污染空氣  熱值低等，②天然氣．

點評：解答本題關鍵是方程式書寫方法，熱量的計算方法，通過計算進行比較．